Stabilizátor se Zenerovou diodou

MĚŘENÍ NA ZENEROVĚ DIODĚ A STABILIZÁTORU
NAPĚTÍ S NÍ
Výpočet stabilizátoru se ZD
Požadováno: 9V/ 100 mA
Zadáno :
U2 = 9 V
I2 = 0,1 A
I2
R
U1 min = 20 V
U1 max = 22 V
Iz
U2
U1
ZD
1) Výběr diody:
4 NZ 70
parametr
UZ
I Zmax
I Zmax
velikost
8-9
170
590
rZ
1÷ 2
jednotka
poznámka
V
mA
bez chladiče
mA
s chladičem AL 60x60x2
mm
teplota okolí max 45°C
Ω
Pd
Pd
1,25
5
W
W
bez chladiče
s chladičem Al 60 x 60 x 2
mm
teplota okolí max. 45°C
Výpočet rezistoru R:
volíme
IZmin = 0, 1 IZmax , pokud není zadáno jinak
IZmin = 0,1. 170 = 17 mA = 0,017 A
Rmax =
U 1 min − U Z
20 − 9
=
= 94Ω
I Z min + I 2 max 0,017 + 0,1
Rmin =
U 1 max − U Z 22 − 9
=
= 76Ω
0,17
I Z max
R min < R < Rmax
=>
R = 82 Ω
3) Výpočet IZm ZD při chodu naprázdno:
R2
I Zm =
U 1 max − U Z 22 − 9
=
= 0,159 A
82
R
Izm < 170 mA
dioda vyhovuje
4) Výpočet ztrátového výkonu Pdmax ZD:
P dmax = IZm . UZ = 0,159 . 9 = 1,43 W
Pdmax = 1,25 W =>
nutno použít chladič
=> dioda 4 NZ 70 vyhovuje
5) Výpočet ztrátového výkonu rezistoru R:
2
PR =R IZm = 82 . 0,1592 = 2,1 W
=>
volíme PR
=
3W
=> použijeme rezistor R = 82Ω / 3 W
6) Výpočet činitele zvlnění výstupního napětí
ϕ=
∆u2
rZ
2
=
=
= 0,024
∆u1 R + rZ 82 + 2
7) Výpočet zvlnění výstupního napětí ∆u2:
∆u2 = ∆u1 . ϕ = 2 . 0,024 = 0,05 V
8) Výpočet činitele stabilizace:
∆u1
U
∆u1 U 2 R + rZ U 2 82 + 2 9
S= 1 =
⋅
=
⋅
=
⋅ = 18
∆u2
rZ
U1
2
21
∆u2 U 1
U2
U 1 = U 1sttø =
U 1 min + U 1 max 20 + 22
=
= 21V
2
2
MĚŘENÍ NA ZENEROVĚ DIODĚ A STABILIZÁTORU NAPĚTÍ S NÍ
1. ÚLOHA
MĚŘENÍ VA CHARAKTERISTIKY ZD
Úkol měření:
1. Změřte VA charakteristiku Zenerovy diody.
2. Charakteristiku vyneste graficky a odečtěte z ní IZmin, UZ a dynamický odpor rZ
∆U Z
Zenerovy diody pro IZ = 100 mA ( rZ =
).
∆I Z
Schema zapojení:
82 Ω
+
Iz
A
24 V
600 Ω
UR
V
ZD
-
Tabulka naměřených hodnot:
IZ [mA]
UR [V]
0
2
5
10
15
20
40
60
80
100
150
Poznámka:
U měřicích přístrojů použijte následující rozsahy:
A: 6, 24, 60, 240 mA
V: 12 V
UR
IZmin
∆UZ
∆IZ
100
UZ [mA]
200
MĚŘENÍ NA ZENEROVĚ DIODĚ A STABILIZÁTORU NAPĚTÍ S NÍ
2. ÚLOHA
MĚŘENÍ VLASTNOSTÍ STABILIZÁTORU SE ZD - VLIV VSTUPNÍHO NAPĚTÍ U1
NA VÝSTUPNÍ U2
Úkol měření:
1. Změřte závislost U2 = f(U1) a IZ = g(U1) a určete minimální U1, od kdy stabilizátor
se ZD stabilizuje.
2. Obě naměřené charakteristiky vyneste graficky do společného grafu.
Schema zapojení:
82 Ω
+
Iz
24 V
600 Ω
V
A
U1
V
U2
ZD
-
Tabulka naměřených hodnot:
U1 [V]
U2 [V]
IZ [mA]
0
2
4
6
7
8
9
10
12
16
18
20
22
24
Poznámka:
U měřicích přístrojů použijte následující rozsahy:
A: 6, 24, 60, 240 mA
V1: 12 V
V2: 12 V
IZ [mA]
100
IZ = g(U1)
UZ [V]
10
U2 = f(U1)
50
5
U1min
20
10
rozsah stabilizace
U1
[V]
MĚŘENÍ NA ZENEROVĚ DIODĚ A STABILIZÁTORU NAPĚTÍ S NÍ
3. ÚLOHA
MĚŘENÍ ZATĚŽOVACÍ CHARAKTERISTIKY STABILIZÁTORU NAPĚTÍ
Úkol měření:
1. Změřte zatěžovací charakteristiku stabilizátorunapětí se ZD, tj. závislost U2= f(I2).
2. Naměřenou charakteristiku vyneste graficky a odečtěte z ní hodnotu proudu I2max,
kdy stabilizátor ještě stabilizuje a vypočítejte poměrný pokles napětí δU v oblasti
U 20 − U 2'
100 [%] ).
stabilizace ( δ U =
U '2
Schema zapojení:
I2
82 Ω
+
A
Iz
U1
24 V
ZD
R2 = 1k2
U2
V
-
Tabulka naměřených hodnot:
I2 [mA]
U2 [V]
0
20
40
60
80
90
100
110
120
140
160
180
200
Poznámka:
U měřicích přístrojů použijte následující rozsahy:
A:
24, 60, 240 mA
V: 12 V
U2
U20
U’2
I2max
I2